第7章 成型零件和模架设计new

第七章成型零件和模架设计（P118）成型零件是构成型腔以形成压铸件形状的零件。通常浇注系统、溢流和排气系统也在成型零件上加工而成。成型零件的结构、尺寸和质量直接影响着压铸件的精度、质量和模型的寿命。成型零件主要指型芯和型腔。§1.成型零件的结构及分类成型零件的结构形式分为：整体式和镶拼式。一、整体式结构二、镶拼式结构三、镶拼式结构的设计要点1、便于机加工，以保证成型部位的尺寸精度和组合部位的配合精度。其结构形式：2、保证镶块和型芯的强度及提高镶块、型芯与模块间相对位置的稳定性。3、镶块及型芯不应有锐角和薄壁，以防止镶块及型芯在热处理及压铸生产时产生变形和裂纹。4、镶拼间隙处产生的飞边方向应与脱模方向一致。5、镶块和型芯的个别凸凹易损部分、圆弧部分以及局部尺寸精度要求高的成型零件，受金属液直接冲击的部位，应设计成单独的镶块以便能用时更换和维修。6、不影响压铸件的外观，便于去除飞边。四、镶块的固定形式镶块固定时必须保持与相关的零件有足够的稳定性，还要求便于加工和装卸。镶块通常安装在模具的套板内。套板分为：通孔和盲孔两种。四、镶块的固定形式图7-3.盲孔套板镶块的固定形式。四、镶块的固定形式通孔套板分为：通孔台阶式和通孔无台阶式两种。四、镶块的固定形式五、型芯的结构及固定形式成型压铸件内形的零件-----型芯。成型压铸件整体内形的零件-----主型芯。成型压铸件局部内形的零件-----小型芯。（一）主型芯的结构及固定形式图7-6（二）小型芯的结构及固定形式图7-7，图7-8。（二）小型芯的结构及固定形式六、镶块和型芯的止转形式。七、镶块和型芯的结构尺寸（一）镶块壁厚尺寸（二）整体镶块台阶尺寸表7-8整体镶块台阶尺寸推荐值（三）组合式成型镶块固定部分长度表7-9组合式成型镶块固定部分长度推荐值（四）圆型芯结构尺寸圆型芯尺寸推荐值见表7-10。八、型腔镶块在分型面上的布置形式（一）卧式冷室压铸机用模具型腔镶块的布置形式。见图7-10。八、型腔镶块在分型面上的布置形式（一）卧式冷室压铸机用模具型腔镶块的布置形式。八、型腔镶块在分型面上的布置形式（二）热室或立式冷室压铸机用模具型腔镶块的布置形式。八、型腔镶块在分型面上的布置形式（二）热室或立式冷室压铸机用模具型腔镶块的布置形式。见图7-11。§2.成型零件成型尺寸的计算P122成型部分的尺寸和精度是保证压铸件尺寸和精度的主要因素。当零件结构与模具结构确定后，影响压铸件尺寸精度的主要因素有：①

成型零件的制造精度；②

设计压铸模时，合金计算收缩与实际收缩率的差异；③

压铸模在使用过程中的磨损，使得同一模型在新和旧的时候所生产的制品各不相同；④分型面对压铸件的影响；⑤压铸工艺和生产操作；⑥

压铸机性能影响等。只有当所有这些累积误差在压铸件规定公差范围内时才能生产出合格的压铸件。因此确定成型部分尺寸时要全面考虑影响压铸件尺寸的因素，使计算时假设条件尽量接近实际情况。一、压铸件的收缩率（一）实际收缩率压铸件的实际收缩率----是指室温下模具成型尺寸与压铸件实际尺寸的差与模具成型尺寸之比。即：A型-----室温下模具的成型尺寸（mm），A实-----室温下压铸件的实际尺寸（mm）。一、压铸件的收缩率（二）计算收缩率A’-----计算得到的模具成型零件的尺寸（mm），A-----压铸件的公称尺寸（mm）。常用压铸合金的计算收缩率见表7-11（三）收缩率的确定一般规律：压铸件结构复杂，型芯多，收缩受阻大时，收缩率较小；反之，收缩率较大。薄壁件的收缩率较小；厚壁件收缩率较大。压铸件出模温度越高，则收缩率越大，反之则小。靠近浇道处型腔温度高，此处的收缩率较大。三、成型零件尺寸的分类、计算要点及标注形式成型零件中直接决定压铸件几何形状的尺寸---成型尺寸。（一）成型尺寸的分类及计算要点成型尺寸主要分为：①型腔尺寸（包括型腔深度尺寸）②型芯尺寸（包括型芯高度尺寸）③成型部分的中心距离和位置尺寸（一）成型尺寸的分类及计算要点成型尺寸计算的要点：因型腔磨损后尺寸增大，故计算型腔尺寸时应使得压铸件外形接近于最小极限尺寸。因型芯磨损后尺寸减小，故计算型芯尺寸时应使得压铸件内形接近于最大极限尺寸。两个型芯或型腔之间的中心距离和位置尺寸与磨损无关，故应使其尺寸接近于最大和最小两个极限尺寸的平均值。（二）成型尺寸标注形式及偏差分布的规定规定：

1）压铸件的外形尺寸采用单向负偏差，公称尺寸为最大值；与之相应的型腔尺寸采用单向正偏差，公称尺寸为最小值。（二）成型尺寸标注形式及偏差分布的规定2）压铸件的内形尺寸采用单向正偏差，公称尺寸为最小值；与之相应的型芯尺寸采用单向负偏差，公称尺寸为最大值。（三）中心距离、位置尺寸的计算3）压铸件的中心距离、位置尺寸采用双向等值正、负偏差，公称尺寸为平均值；与之相应的模具中心距尺寸也采用双向等值正、负偏差，公称尺寸为平均值。（四）制造偏差的选取型腔和型芯尺寸的制造偏差△’按下列规定选取：当压铸件尺寸精度为IT11~IT13时，△’取△/5。当压铸件尺寸精度为IT14~IT16时，△’取△/4。压铸件的中心距离、位置尺寸的制造偏差△’按下列规定选取：当压铸件尺寸精度为IT11~IT13时，△’取△/5。当压铸件尺寸精度为IT14~IT16时，△’取△/4。成型尺寸计算举例

壳体压铸件如图所示。取Ⅰ－Ⅰ为分型面，采用扩张式外侧浇口，型腔设在定模镶块内。壳体材料为压铸铝合金Ｙ１０２，查表７－１１（），选定平均计算收缩率为０．６％。１．壳体压铸件的成型尺寸分类

压铸件的①、②、③属于型腔尺寸；④、⑤、⑥属于型芯尺寸；⑦、⑧属于中心距离、位置尺寸。另外，②、⑤受到分型面的影响，高压、高速的金属液充填型腔时，闭合的动、定模会出现微小的分离倾向，使与分型面有关的尺寸略微增大。为消除这种影响，通常将计算所得的公称尺寸减去0.05ｍｍ。２．型腔尺寸计算（按式７－３、７－４计算）压铸件尺寸３．型芯尺寸计算（按式７－５、７－６计算）压铸件尺寸４．中心距离、位置尺寸计算（按式７－７计算）§3.模架的设计一、模架的基本结构二、模架设计的基本要求1）模架应有足够的刚度；2）模架不宜过于笨重；3）模架在压铸机上的安装位置应与压铸机规格或通用模座规格一致；4）模架应设置吊环螺钉或螺钉孔；5）镶块与模架边缘的分型面之间应留有足够有位置，以设置导柱、导套、紧固螺钉等零件；6）模具的总厚度不能大于所选压铸机的最小合模距离。三、支承与固定零件的设计包括：动（定）模套板、支承板、动（定）模座板和垫块等。（一）动、定模套板的设计动、定模套板的作用：镶嵌（或固定）镶块和型芯。对有斜抽芯机构的压铸模，常在动模套板一开设滑块的导滑槽,而在定模套板上设置斜销和楔紧装置.套板一般承受拉伸、压缩、弯曲三种应力作用。设计套板时主要是对套板的边框厚度的计算。三、支承与固定零件的设计1、圆形套板边框厚度计算①套板为盲孔时：②套板为通孔时：三、支承与固定零件的设计2、矩形套板边框厚度计算三、支承与固定零件的设计（二）支承板的设计支承板材料：一般为45。三、支承与固定零件的设计2、支承板的加强形式当间距L较大或支承板厚度h偏小时，可借助推板导柱或采用支柱以增强以支承板的支承作用。图7-20三、支承与固定零件的设计（三）座板的设计座板一般不作强度计算。图7-21定模座板上的浇口套安装孔的位置尺寸应与所选用的压铸机精确配合。三、支承与固定零件的设计（四）垫块设计图7-22四、导向零件的设计1、导柱和导套设计要点：（１）导柱应具有足够的刚度，保证动、定模在安装和合模时的正确位置。（２）导柱应高出型芯高度，以避免型芯在模具合模、搬运时受到损坏。（３）为了便于取出压铸件，导柱一般设置在定模上。（４）模具采用卸料板卸料时，导柱设置在动模上，以便于卸料板在导柱上滑动进行卸料。（５）卧式压铸机上采用中心浇口的模具，导柱设置在定模座板上。四、导向零件的设计2、导柱的主要尺寸

引导段导滑段固定段导滑段导柱导滑段直径ｄ：当模具设计四根导柱时，计算导柱直径的经验公式为：

式中ｄ——导柱导滑段直径（ｍｍ）；Ａ——模具分型面上的表面积（ｍｍ２）；Ｋ——比例系数，一般为０．０７～０．０９。当Ａ＞２×１０５ｍｍ２时，Ｋ＝０．０７；Ａ＝０．４×１０５～２×１０５ｍｍ２时，Ｋ＝０．０８；Ａ＜０．４×１０５ｍｍ２时，Ｋ＝０．０９。导柱导滑段部分在合模过程中插入导套内起导向作用，为了加强润滑效果，可在导滑段上开设油槽。导柱、导套的其它尺寸见P119经验公式导柱、导套的配合要求：四、导向零件的设计3、导柱、导套在模板中的位置。1）、对矩形模具，导柱、导套布置在模板的四个角上；2）、对圆形模具，采用三根导柱（套），其中心位置为不对称分布。§4.加热与冷却系统的设计一、加热与冷却系统的作用使压铸模达到较好的热平衡状态和改善压铸件顺序凝固条件；提高压铸件的内部质量和表面质量；稳定压铸件的尺寸精度；提高压铸生产率；降低模具热交变应力，提高模具的使用寿命。§4.加热与冷却系统的设计二、加热系统设计加热系统主要用于预热模具。加热方法：①火焰加热②电加热装置加热电热管加热③模具温度控制装置加热例如，管状电热元件SRM3型。其外壳材料为不锈钢管，管内放入螺旋形金属电阻丝。§4.加热与冷却系统的设计模具的预热规范§4.加热与冷却系统的设计模具预热功率的计算.§4.加热与冷却系统的设计电加热装置设计根据预热模具所需功率选择电热棒的型号和数量。设计电热棒的安装孔和测温孔位置(如图示)。加热孔一般布置在动、定模套板（也可通过镶块），支承板和定模座板上。布置时应避免与活动型芯或推杆发生干扰。在动、定模套板上可布置供安装热电偶的测温孔，以便控制模温。尽量避免将电热棒和热电偶的连接线布置在模具操作者的一侧。为安全起见，通过低电压变压器输出低电压大电流给电热棒。三、冷却系统设计（一）模具的冷却方法,主要有：1）风冷法

冷法的风力来自鼓风机或压缩空气机。靠风力加强模具的散热，模具内不需冷却装置，结构简单，但冷却速度慢，生产效率低。适用于要求散热较小的模具。2）水冷法

在连续大批量生产大、中型铸件或厚壁铸件时，为保持模具热平衡，多用水冷却模具。在模具内设置冷却水通道，使热量随冷却水流动而迅速排出。水冷法的特点：(1)模具内增设冷却水通道，增加了模具的复杂程度。(2)冷却速度比风冷快，生产效率高，控制方便。(3)冷却水温度要控制。(4)要防止冷却水通道内沉积沉淀物。(5)冷却水通道直径φ推荐为8～16mm，其孔壁距浇口或型腔的壁面一般取10～15mm。3）热管冷却

热管冷却是一种高效的传热元件，即使在温度梯度较小情况下也能迅速地传热。热管是装有传热介质（如酒精、氨水、氟得昂等）的密封金属管，管内壁敷有毛细层，工作原理如图７-３２所示。传热介质从热管的高温端（蒸发区）吸收热量后蒸发，蒸汽在低温端（冷凝区）放出热量冷凝，再通过管内的毛细层回到高温端。热管垂直设置，冷凝区在上部时散热效率最高，冷凝区一般可采用水冷或风冷。三、冷却系统设计（二）冷却水道的布置形式冷却水道的直径一般为6~16mm。三、冷却系统设计三、冷却系统设计（三）冷却水道的设计计算1.计算压铸过程中金属液传入模具的热流量Q1.2.计算冷却水道的长度。水冷却装置的设计要点：(1)冷却水通道要求布置在型腔内温度最高，热量比较集中的区域。要使通道通畅，不